JP4684624B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、電子写真式、静電記録式などにより像担持体に静電潜像を形成し、この静電潜像を現像装置が収容した現像剤にて可視像（トナー像）とする、複写機、ファクシミリ、プリンタなどの画像形成装置に関するものであり、特に、現像装置へと補給用現像剤を供給するための現像剤補給装置を備えた画像形成装置に関するものである。

従来、複写機、ファクシミリ、プリンタなどの画像形成装置においては、現像剤担持体の表面に顕画剤としての乾式現像剤を担持し、静電潜像を担持した像担持体の表面近傍に現像剤を搬送供給し、像担持体と現像剤担持体の間に交互（交番）電界を印加しながら静電潜像を現像して顕像化する方法が良く知られており、その現像剤担持体として現像スリーブが、像担持体として感光ドラムが用いられることが一般的である。

現像方法としては、例えば、トナー粒子とキャリア粒子を含む２成分系組成とされる現像剤（所謂、二成分現像剤）を用い、内部に磁石を配置した現像スリーブの表面に磁気ブラシを形成し、微小な現像間隙を保持して対向された感光ドラムにこの磁気ブラシを摺擦又は近接させ、現像スリーブと感光ドラム間（Ｓ−Ｄ間）に連続的に交互電界を印加することによってトナー粒子の現像スリーブ側から感光ドラム側への転移及び逆転移を繰り返し行わせて現像を行う、所謂、磁気ブラシ現像法が知られている。

例えば、上述のような二成分現像剤を用いる画像形成装置では、画像形成に伴ってトナーを消費するため、適宜、現像装置にトナーを補給する必要がある。

図７を参照して、二成分磁気ブラシ現像用の現像装置、及び現像装置に現像剤を補給する現像剤補給装置の構成について説明する。図７は、現像装置及び現像剤補給装置の概略断面を示している。

現像装置４は、現像容器（現像装置本体）４１内に、現像剤担持体としての現像スリーブ４６、現像スリーブ４６の中に固定配置された磁界発生手段としてのマグネットローラ４７、現像容器４１内の現像剤を攪拌・搬送するための現像剤撹拌手段としての現像スクリュー４４及び撹拌スクリュー４５、トナーの受取孔４９、現像剤を現像スリーブ４６の表面に薄層形成するために配置された規制ブレード４８を有する。

現像容器４１内は、現像室４２と撹拌室４３とに略二分されている。上記現像スクリュー４４は現像室４２に配置され、攪拌スクリュー４５は攪拌室４３に配置されている。そして、図示の通り、現像スリーブ４６は、感光ドラム１に対して近接配置され、感光ドラム１と逆方向又は同一方向に回転し、現像剤（図示斜線部）が感光ドラム１に対して接触した状態で現像を行い得るよう設定されている。

現像剤補給装置５０は、現像装置４へ補給すべき補給用現像剤（トナー）を貯蔵するサブトナー容器（第１の現像剤容器）５１を有する。サブトナー容器５１の上方には、トナーの供給を受けることが可能なトナー供給口６０が形成されている。

又、サブトナー容器５１の下方には、サブトナー容器５１からトナーを搬送することが可能なトナー搬送パイプ５２が、略水平方向に突出して円筒状に形成されている。トナー搬送パイプ５２の中には、回転軸上に螺旋面が形成された補給スクリュー（第１の補給手段）５３が回転可能に設けられている。補給スクリュー５３には、この補給スクリュー５３を回転駆動する駆動手段５４が連結されている。

又、サブトナー容器５１には、トナーの有無を電気的又は光学的に直接検知するトナーセンサ（トナー有無検知センサ）５６が設けられている。更に、サブトナー容器５１の内部には、攪拌部材５５が回転又は回動自在に設けられている。

現像剤補給装置５０は更に、サブトナー容器５１の上部に設けられた、サブトナー容器５１へ補給すべきトナーを貯蔵するメイントナー容器（第２の現像剤容器）５７を有する。メイントナー容器５７内には、攪拌搬送部材（第２の補給手段）５８が回転自在に設けられている。攪拌搬送部材５８には、この攪拌搬送部材５８を回転駆動する駆動手段５９が連結されている。

メイントナー容器５７は、サブトナー容器５１及び画像形成装置本体に対して着脱可能な構成とすることもでき、一般に、トナーカートリッジ（或いはトナーボトル）と呼ばれる。

次に、現像装置における作像動作を説明する。

現像容器４１中には非磁性トナー粒子（トナー）と磁性キャリア粒子（キャリア）とが混合された二成分現像剤が収容されている。トナーとキャリアとの混合比（以下「Ｔ／Ｃ比」という。）は、現像により消費されたトナーに見合った量のトナーが補給されることによって一定に保たれている。つまり、トナーは、補給用トナーが貯蔵されているサブトナー容器５１から補給スクリュー５３によって、現像容器４１の受取孔４９を経て撹拌スクリュー４５が設けられた撹拌室４３へ落下させられ、現像装置４へと補給される。このときの現像容器４１内の現像剤のＴ／Ｃ比の検知及び維持方法としては、従来から様々な方式が実用化されている。

以下、トナーの消費に伴ってサブトナー容器５１のトナーが減少した場合にサブトナー容器５１へトナーを補充する動作について説明する。

攪拌部材５５は、回転又は回動の動作をすることによってサブトナー容器５１内でトナーが固まることを防止するためにトナーをほぐす作用を持っている。又、補給スクリュー５３はサブトナー容器５１内のトナーを現像容器４１と連通する孔４９へ向かって長手方向（紙面に平行な方向）へ搬送する作用とトナーをその孔から押し出して現像容器４１へ落下させる作用をなすために設けられている。

トナーセンサ５６がトナー無しを検出した後、攪拌部材５５が動作しても更にトナーの無い状態が続いた場合に、トナーがサブトナー容器５１内の一部に固まっているのではなく真にトナーが無くなったと判断する。

トナーがサブトナー容器５１内に無いと判断すると、メイントナー容器５７内の攪拌搬送部材５８が回転することによってトナーがメイントナー容器５７からサブトナー容器５１へ補充される。攪拌搬送部材５８は、回転することによってメイントナー容器５７内でトナーが固まることを防止するためにトナーをほぐす作用と、メイントナー容器５７内のトナーをサブトナー容器５１へ連通するトナー供給口６０へ向かって長手方向（紙面に平行な方向）へ搬送する作用と、トナーをその供給口６０から押し出してサブトナー容器５１へ落下させる作用をなすために設けられており、例えばＰＥＴ等のシート材を用いることが一般的である。

そして、メイントナー容器５７の攪拌搬送部材５８の回転はトナーセンサ５６がトナー有りを検出するまで継続し、トナー有りを検出した後は引き続きサブトナー容器５１から補給スクリュー５３を経由してトナー補給が行われる。

ここでは、トナーセンサ５６がトナー無しを検出してから攪拌搬送部材５８が回転する場合を説明したが、攪拌搬送部材５８はシート材なので必要以上にサブトナー容器５１内にトナーを押し込むことはないので、トナー無しを検出する前であっても、攪拌搬送部材５８が回転しても問題はない。

又、メイントナー容器５７の攪拌搬送部材５８を十分な時間回転させてもトナーセンサ５６がトナー有りを検出しない時は、サブトナー容器５１へトナーが補充されない、つまり、メイントナー容器５７にもトナーが無くなったと判断することができ、図示されていないオペレーションパネル等の表示 手段を通じてトナー無しをユーザーへ知らせる。

メイントナー容器５７は、着脱可能になっている場合と装置に固定されている場合がある。着脱可能になっている場合は、メイントナー容器５７は、一般にトナーカートリッジと呼ばれ、トナーが無くなった場合は、上述のように、メイントナー容器５７ごと交換することによってトナーを充填する。又、装置に固定されている場合は、メイントナー容器５７へ別のトナー容器から直接トナーを充填する。

補給スクリュー５３は、駆動手段５４によって回転され、現像装置が要求しているトナーの量に応じてその回転回数又は回転時間が設定され、設定された回転回数又は回転時間に到達すると回転が停止することによって現像装置が要求しただけのトナーを搬送し、現像容器へトナーを補給する。このとき、それぞれのトナー補給スクリューの大きさに応じて１回転当たり又は単位時間当たりのトナーの搬送量があらかじめ定数化されており、要求量に応じて回転回数又は回転時間を算出する制御が可能になっている。

ここで、スクリューによるトナーの搬送量は、スクリューの回転回数に比例するから回転時間で設定するためにはスクリューの駆動手段がスクリューを常に一定の速度で回転可能であることが前提となる。又、スクリューの回転回数をカウントする手段を設けていればスクリューの回転速度は一定であってもなくても回転回数で設定することが可能である。

図７においては図を見やすくするために、感光ドラム１と現像容器４１の長手方向を紙面と垂直な方向に、サブトナー容器５１と補給スクリュー５３とメイントナー容器５７の長手方向を紙面と平行な方向に描いているが、実際にはこれらの長手方向は同一の方向となっていることが一般的である。

次に、現像剤補給装置５０の駆動機構について説明する。

図８は、例えば特許文献１に開示されると同様の構成とされる、現像装置４と現像剤補給装置５０の駆動機構２００の概略構成を示した図である。

上述のように、現像装置４は、内部に蓄えた現像剤を用いて感光ドラム１上の静電像を可視像に現像可能である。即ち、現像装置４は、現像装置４内の現像剤を攪拌・搬送する現像剤攪拌手段である現像スクリュー４４及び攪拌スクリュー４５を有する。又、現像剤補給装置５０は、上述のように、現像装置４へ補給すべきトナーを貯蔵する第１の現像剤容器であるサブトナー容器５１、サブトナー容器５１からトナーを排出し現像装置４へ補給する第１の補給手段である補給スクリュー５３、サブトナー容器５１へ補給すべきトナーを貯蔵する第２の現像剤容器であるメイントナー容器５７、メイントナー容器５７からトナーを排出しサブトナー容器５１へ補給する第２の補給手段である攪拌搬送部材５８を有する。

現像剤補給装置５０の駆動機構２００は、補給スクリュー５３及び攪拌搬送部材５８へ駆動伝達が可能な回転駆動手段であるモータ８０、モータ８０の回転を補給スクリュー５３及び攪拌搬送部材５８へ伝達可能な回転伝達手段である駆動ギア列７０を有する。即ち、駆動ギア列７０は、モータ８０の回転を補給スクリュー５３へ伝達可能な第１の状態と、攪拌搬送部材５８へ伝達可能な第２の状態との、少なくとも２つの状態に切り換え可能な切り換え手段を有する。

更に説明すると、駆動ギア列７０は、モータ８０側の第１駆動ギア７３ａ、この第１駆動ギア７３ａに噛合する第２駆動ギア７３ｂを有し、第２駆動ギア７３ｂが、補給スクリュー５３側に駆動を伝達する第１中間ギア７１、又は、攪拌搬送部材５８側に駆動を伝達する第２中間ギア７２に対し選択的に噛合する。

第１中間ギア７１は、補給スクリュー５３の駆動手段たる補給スクリュー駆動ギア５４に駆動を伝達し、第２中間ギア７２は、攪拌搬送部材の駆動手段たる攪拌搬送部材駆動ギア５９に駆動を伝達する。第２ギア７３ｂは、第１ギア７３ａの回転中心を回動中心として回動可能に軸支されたレバー７３ｃによって、回転可能に支持されている。又、モータ８０は、正逆両方向に回転可能であり、制御手段９０が、モータ８０の正逆両方向の回転と停止を制御する。

以上の構成とされるので、モータ８０が、図８にて、図示Ａ１の方向に回転すると、レバー７３ｃは図示Ａ２方向に回動して第２駆動ギア７３ｂが第１中間ギア７１に駆動を伝達する。逆にモータが図示Ｂ１の方向に回転するとレバー７３ｃは図示Ｂ２方向に回動して、第２駆動ギア７３ｂが第２中間ギア７２に駆動を伝達する。この結果、モータ８０が図示Ａ１方向に回転すると、攪拌搬送部材５８が停止したままで補給スクリュー５３が回転する。又、モータ８０が図示Ｂ１方向に回転すると、補給スクリュー５３が停止したままで攪拌搬送部材５８が回転する。

このように、駆動ギア列７０は、レバー７３ｃを有しているので、制御手段９０がモータ８０の回転方向を切り換えることによって、モータ８０の回転を補給スクリュー５３へ伝達可能な第１の状態と、攪拌搬送部材５８へ伝達可能な第２の状態に切り替え可能である。

上述のように、本例では、第１駆動ギア７３ａ、第２駆動ギア７３ｂ、レバー７３ｃ、モータ８０の正逆回転を制御する制御手段９０によって、上記第１の状態と第２の状態を切替可能な切替手段が構成される。

以上のような構成により、補給スクリュー５３を回転させてサブトナー容器５１から現像装置４へトナーを補給する場合は、図示Ａ１方向にモータ８０を回転させる。これにより、攪拌搬送部材５８を停止させたままで、補給スクリュー５３を回転させることが可能である。又、攪拌搬送部材５８を回転させてメイントナー容器５７からサブトナー容器５１へトナーを補給する場合は、図示Ｂ２方向にモータ８０を回転させれば、補給スクリュー５３を停止させたままで攪拌搬送部材５８を回転させることが可能である。

このように、１つのモータで補給動作と攪拌動作ができるので、画像形成装置の簡素化、小型化、低価格化を実現する可能であることは特許文献１にも記載されている通りである。

図９は、４連タンデム式の画像形成装置１００における各画像形成ステーションＰ（ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫ）での現像装置４及び現像剤補給装置５０の駆動構成のレイアウトを示す。第１色、第２色、第３色及び第４色の現像装置４、現像剤補給装置５０、及びその駆動機構２００（２００Ｙ、２００Ｍ、２００Ｃ、２００Ｋ）は、それぞれは図８で示した構成と同じである。図９のように４色分の現像装置４と現像剤補給装置５０を連設することによってフルカラー印刷が可能である。

このシステムの場合、図示矢印方向に中間転写体（中間転写媒体）７又は記録材（記録紙）が移動して、各色の画像を重ねるため、図示寸法Ｑを中間転写体７又は記録材が移動する時間だけ各色が遅れて作像動作を行う。

感光ドラム１（１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ）は記録紙又は中間転写媒体と接しているため常に回転しているが、現像装置４内の現像剤撹拌手段としての攪拌スクリューと現像スクリューは現像剤の劣化を最小限にするため作像動作中の必要な時間だけしか回転させないことが一般的である。現像装置４内の攪拌スクリューと現像スクリューが停止した状態で、サブトナー容器から現像装置へトナーを補給する動作を行うと、補給されたトナーが補給口付近で停滞しトナーのつまりや現像装置内のＴ／Ｃ比の不均一の原因となるため、必ず現像装置内の攪拌スクリューと現像スクリューが回転している状態で、サブトナー容器から現像装置へトナーを補給する動作を行うことが必須である。

図１０は、現像装置内の攪拌スクリューと現像スクリューが回転している時間を示したもので、図示Ｔは、図９のＱ寸法を記録紙又は中間転写媒体が移動する時間に対応している。従って、図１０の通り、各色の現像装置内の攪拌スクリューと現像スクリューが回転している間に、対応するモータがＡ１方向に回転し現像剤補給装置のトナー補給手段としての補給スクリューが回転してサブトナー容器から現像装置へトナーを補給する動作を行い、又、それ以外の時間を利用して必要に応じモータをＢ１方向に回転させて攪拌動作を行うことになる。
特開２０００−２６７４１９号公報

本発明は、従来の現像剤補給装置の駆動構成を更に発展させたものであって、特許文献１に記載の機構を更に簡素化して、構成が小型・低価格な画像形成装置を実現することを目的とする。

上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、
像担持体と、
前記像担持体上に形成された静電像を現像剤で現像して可視像とする現像装置と、
前記現像装置に対して補給用現像剤を供給する現像剤補給装置と、を備え、前記現像剤補給装置は、
前記現像装置へと補給するための補給用現像剤を収容する第１の現像剤容器と、
前記第１の現像剤容器へと補給するための補給用現像剤を収容する第２の現像剤容器と、
前記第１の現像剤容器内に、前記第１の現像剤容器内の補給用現像剤を前記現像装置へと補給する第１の補給手段と、
前記第２の現像剤容器内に、前記第２の現像剤容器内の補給用現像剤を前記第１の現像剤容器へと補給するための第２の補給手段と、
を備え、前記第１の補給手段と前記第２の補給手段とを同一駆動源にて駆動する画像形成装置において、
前記第１の補給手段は、搬送スクリューを回転することによって補給現像剤を補給する構成であり、前記第２の補給手段は、回転軸の周りに回転する羽根状の変形可能なシート部材であって、該シート部材を回転することによって前記第２の現像剤容器の内周面に前記シート部材の外周を摺擦させ、前記第２の現像剤容器内の補給用現像剤を前記第１の現像剤容器に連通する供給口へと押し出して前記第１の現像剤容器へと補給用現像剤を補給する構成であって、前記駆動源の動作時において、前記第２の現像剤容器内に補給用現像剤が十分にある場合における前記第２の現像剤容器から前記第１の現像剤容器への単位時間あたりの補給用現像剤の補給量が、前記第１の現像剤容器から前記現像装置への単位時間あたりの補給用現像剤の補給量より十分に多いことを特徴とする画像形成装置である。

本発明によれば、従来必要とされたレバーによる切り換え機構やクラッチ機構を不要とし、それによって、構成が簡素で小型、低価格な画像形成装置を実現することが可能である。

以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。

実施例１
以下、本発明の画像形成装置を実施例に則して説明するが、本実施例で使用する現像装置及び現像剤補給装置の構成及び作動態様は、先に図７〜図１０に関連した従来例と同様であるので、先の説明を援用する。従って、以下の説明では、主として、本発明の特徴である、現像剤補給装置の駆動構成を従来例と比較して説明する。

（画像形成装置の全体構成及び動作）
先ず、図１を参照して本発明に係る画像形成装置の一実施例の全体構成及び動作について説明する。本実施例にて画像形成装置は、電子写真方式のカラー画像形成装置とされる。

本実施例の画像形成装置１００は、画像形成装置本体（装置本体）に接続された原稿読み取り装置或いは装置本体に通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ等のホスト機器からの画像情報に従って、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色フルカラー画像を、電子写真方式を利用して記録材（記録用紙、プラスチックシート、布等）に形成することができる。

本実施例の画像形成装置１００は、４連タンデム式の画像形成装置であって、複数の画像形成部として第１、第２、第３、第４の画像形成ステーションＰ（ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫ）を有する。又、本実施例の画像形成装置１００は、中間転写方式を採用している。つまり、中間転写体としての周回移動（回転）可能な中間転写ベルト７が図示矢印方向に移動して、各画像形成ステーションＰを通過する間に、中間転写ベルト７上に各色の画像が重ねられる。そして、この中間転写ベルト７上で各色が重ね合わされたトナー像を記録材Ｓに転写することで記録画像を得る。

本実施例では、各画像形成ステーションＰ（ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫ）の構成は、現像色が異なる以外は実質的に同一とされるので、以下、特に区別を要しない場合は、何れかの画像形成ステーションに属する要素であることを示すために符号に与えた添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは省略し、総括的に説明する。

各画像形成ステーションＰは、像担持体としてのドラム状の電子写真感光体（以下、「感光ドラム」という。）１を有する。感光ドラム１の外周には、帯電手段としての帯電ローラ２、露光手段としての露光装置（本実施例ではレーザー露光光学系）３、現像手段としての現像装置４、クリーニング手段としてのクリーニング装置６が設けられている。又、中間転写ベルト７を介して感光ドラム１と対向するように一次転写手段としての一次転写ローラ５が配置されている。

画像形成時には、回転する感光ドラム１を帯電ローラ２が一様に帯電させる。次いで、帯電された感光ドラム１の表面を、露光装置３が画像情報信号に応じて走査露光する。これにより、感光ドラム１上に静電像が形成される。感光ドラム１に形成された静電像は、現像装置４によって現像剤でトナー像として現像される。その後、感光ドラム１上に形成されたトナー像は、中間転写ベルト７と感光ドラム１とが当接する１次転写部（ニップ）Ｎ１において、中間転写ベルト７上に転写される。

例えば、４色フルカラー画像の形成時には、第１の画像形成ステーションＰＹから順次に、中間転写ベルト７が各感光ドラム１間の距離Ｑ（図９参照）を移動する時間だけ遅れて各画像形成ステーションにて作像動作が行われる。これにより、中間転写ベルト７の移動に伴って、各画像形成ステーションＰの１次転写部Ｎ１において順次各色のトナー像が中間転写ベルト７に転写され、中間転写ベルト７上に４色のトナー像が重ね合わされた多重トナー像が形成される。

一方、例えば、記録材収容部としてのカセット９に収容されている記録材Ｓが、ピックアップローラ、搬送ローラ及びレジストローラ等の記録材搬送部材によって、中間転写ベルト７と二次転写手段としての二次転写ローラ８とが当接する二次転写部（ニップ部）Ｎ２に、中間転写ベルト７上のトナー像と同期がとられて搬送されてくる。

こうして、中間転写ベルト７上の多重トナー像は、二次転写部Ｎ２において記録材Ｓ上に転写される。その後、記録材Ｓは、中間転写ベルト７から分離されて、定着器１０へと搬送される。定着器１０によって記録材Ｓは加熱、加圧され、記録材Ｓ上の未定着のトナー像が定着される。その後、記録材Ｓは、機外へ排出される。

一次転写工程後に感光ドラム１上に残留したトナー等の付着物は、クリーニング装置６によって除去される。又、二次転写工程後に中間転写ベルト７上に残留したトナー等の付着物は中間転写体クリーナ１１によって除去される。

尚、例えばブラック単色の画像など、所望の単色又は４色のうちいくつかの色用の画像形成部を用いて、単色又はマルチカラーの画像を形成することも可能である。

又、本実施例では、画像形成装置１００は、中間転写方式を採用するものとして説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。当業者には周知のように、上記中間転写体７の代わりに、記録材を担持して各感光ドラム１とのニップ部へ搬送する記録材担持体を備えた画像形成装置がある。この場合、各画像形成ステーションにおいて、記録材担持体上の記録材に各色のトナー像が多重転写され、その後この多重トナー像を定着させることで記録画像を得る。本発明は、斯かる画像形成装置においても等しく適用可能である。

（現像装置及び現像剤補給装置の駆動構成及び動作）
次に、図２を参照して現像装置４及び現像剤補給装置５０の駆動構成について更に説明する。

上述のように、本実施例で使用する現像装置４及び現像剤補給装置５０の構成及び作動態様は、先に図７〜図１０に関連した従来例と同様であるので、先の説明を援用するが、現像装置４及び現像剤補給装置５０の構成について簡単に説明すると、次の通りである。

つまり、図７及び図８、並びに、その関連の説明をも参照すると理解されるように、現像装置４は、内部に蓄えた現像剤を用いて感光ドラム１上の静電像を可視像に現像可能である。

即ち、現像装置４は、現像装置４内の現像剤を攪拌・搬送する現像剤攪拌手段である現像スクリュー４４及び攪拌スクリュー４５を有する。又、現像剤補給装置５０は、上述のように、現像装置４へ補給すべき補給用現像剤（トナー）を貯蔵する第１の現像剤容器としてのサブトナー容器５１、サブトナー容器５１からトナーを排出し現像装置４へ補給する第１の補給手段としての補給スクリュー５３、サブトナー容器５１へ補給すべきトナーを貯蔵する第２の現像剤容器としてのメイントナー容器５７、メイントナー容器５７からトナーを排出しサブトナー容器５１へ補給する第２の補給手段としての攪拌搬送部材５８を有する。

現像剤補給装置５０の駆動機構２００は、補給スクリュー５３及び攪拌搬送部材５８へ駆動伝達が可能な回転駆動手段であるモータ８０、モータ８０の回転を補給スクリュー５３及び攪拌搬送部材５８へ伝達可能な回転伝達手段としての駆動ギア列７０を有する。

更に説明すると、駆動ギア列７０は、モータ８０側の第１駆動ギア７３ａ、この第１駆動ギア７３ａに噛合する第２駆動ギア７３ｂを有し、第２駆動ギア７３ｂが、補給スクリュー５３側に駆動を伝達する第１中間ギア７１、及び、攪拌搬送部材５８側に駆動を伝達する第２中間ギア７２に対し噛合する。

第１中間ギア７１は、補給スクリュー５３の駆動手段たる補給スクリュー駆動ギア５４に駆動を伝達し、第２中間ギア７２は、攪拌搬送部材５８の駆動手段たる攪拌搬送部材駆動ギア５９に駆動を伝達する。制御手段９０が、モータ８０の回転と停止を制御する。又、制御手段９０は、現像装置４の現像剤撹拌手段、即ち、現像スクリュー４４、搬送スクリュー４５の回転、停止をも制御する。

以上の構成とされるので、モータ８０が、図２にて、図示Ａの方向に回転すると、補給スクリュー５３と撹拌搬送部材５８が同時に回転し、モータ８０が停止すると同時に停止する。つまり、従来例の駆動機構と異なり、駆動ギア列７０内にはレバーによる切り換え機構や変速機構やクラッチ機構がないため、常にモータ８０と補給スクリュー５３と撹拌搬送部材５８の回転数が比例した関係になっている。

この場合、従来例と異なり、撹拌搬送部材５８を停止させたままで補給スクリュー５３を回転させることや、補給スクリュー５３を停止させたままで撹拌搬送部材５８を回転させることが不可能であり、補給スクリュー５３と撹拌搬送部材５８は常に同時に回転・停止させることしかできない。

このため、補給スクリュー５３が一回転する間に撹拌搬送部材５８が回転する角度をＡ°（定数Ａは駆動ギア列のギア比から決定する）とすると、補給スクリュー５３が３６０°回転（即ち、補給スクリュー５３が一回転）した時にサブトナー容器５１から現像装置４へ補給されるトナーの量（Ｘｇ）より、撹拌搬送部材５８がＡ°回転した時にメイントナー容器５７からサブトナー容器５１に補給される量の平均値（Ｙｇ）が十分大きくなるように、駆動ギア列のギア比、撹拌搬送部材５８の形状、補給スクリュー５３のピッチ、メイントナー容器５７からサブトナー容器５１への供給口６０の大きさ等が設定されている。

つまり、駆動源の動作時における、メイントナー容器５７からサブトナー容器５１への単位時間あたりの補給用現像剤の補給量が、サブトナー容器５１から現像装置４への単位時間あたりの補給用現像剤の補給量より多くなるように設定される。

以下この設定について説明する。

図３（ａ）は、横軸に補給スクリュー５３の回転回数、縦軸にサブトナー容器５１から現像装置４へ補給されるトナー量をプロットしたグラフであって、サブトナー容器５１内のトナーの量が極端に少ない状態にならない限り、回転回数に対してほぼ一定のトナー量が補給される。この精度を高めることによって、現像装置内のＴ／Ｃ比を一定にする制御が可能になっていることは前述の通りである。

図３（ｂ）は、横軸に撹拌搬送部材５８の回転回数、縦軸にメイントナー容器５７から排出されるトナー量をプロットしたグラフである。図示の通り、メイントナー容器５７内のトナーの量は減少し続けるので、回転回数に対して排出するトナー量は一定ではない。また、サブトナー容器５１のように補給スクリュー５３で排出しているのではなく、ＰＥＴシート等の弾性材を撹拌搬送部材５８として使用しているので、ばらつきの絶対値も補給スクリュー５３に比べて大きい。グラフは３回測定した結果を重ねて表現しているが、繰り返した場合のばらつきも非常に大きいことが分かる。

前述の通り撹拌搬送部材５８や補給スクリュー５３の回転数やそれを決定する駆動ギアのギア比が、メイントナー容器５７からサブトナー容器５１に補給される量の平均値（Ｙｇ）を決定する因子であることは明白であるが、その他の重要な因子として、撹拌搬送部材５８の形状が挙げられる。

図３（ａ）、（ｂ）いずれの実験においても、最終的にメイントナー容器５７から排出されるトナーの量はほぼ０になっている。これはある回数以上撹拌搬送部材５８が回転すると全てトナーを排出可能であるように撹拌搬送部材５８が設定されているためであって、撹拌搬送部材５８の外周をメイントナー容器５７の内面に十分な圧力で摺擦するように撹拌搬送部材５８の半径方向の長さ、撹拌搬送部材５８の枚数、撹拌搬送部材５８の厚さ・剛性を適切に設定することによって実現される。

一例として本実験で使用した撹拌搬送部材５８を示すと、メイントナー容器５７の内壁の径Ｒ３７ｍｍに対して、撹拌搬送部材５８の半径方向の長さは３９ｍｍ、枚数は１８０°対向配置で２枚、材質はＰＥＴで厚さ０．１８８ｍｍ、長手方向の長さはメイントナー容器５７の長手方向の長さとほぼ等しい。又、この場合サブトナー容器５１にトナーが充満していても更に撹拌搬送部材５８はトナーを送り出そうとするのでサブトナー容器５１とメイントナー容器５７の継ぎ目にはそれに耐えうるシール手段が必要である。

又、メイントナー容器５７からサブトナー容器５１に補給される量の平均値（Ｙｇ）を決定する重要な因子として、トナー排出口６０の形状が挙げられる。この排出口は大きければ補給量が多くなり、小さければ補給量が小さくなることは明白である。

しかしそれだけでなく、大きい場合には撹拌搬送部材５８がトナーを押し出す圧力がサブトナー容器５１内に伝わり易くなり、サブトナー容器５１内の単位体積当りのトナー重量が大きくなるという不具合につながり、小さい場合には撹拌搬送部材５８でメイントナー容器５７内の全てのトナーを排出することができないという不具合につながる。

排出口６０の大きさだけでなく、排出口がメイントナー容器５７の最低面より高い位置にあった場合は、排出口６０が小さい場合と同じ傾向の不具合が生じ。排出口がメイントナー容器５７の最低面に近い位置にあった場合は排出口が大きい場合と同じ傾向の不具合が生じやすい。このような傾向をふまえて排出口の適切な大きさと適切な高さを設定し場合に、図３（ａ）、（ｂ）のような結果を得ることができる。

このような特性をもつメイントナー容器５７の撹拌搬送部材５８とサブトナー容器５１の補給スクリュー５３に対して、補給スクリュー５３が一回転した時にサブトナー容器５１から現像装置４へ補給されるトナーの量（Ｘｇ）より、撹拌搬送部材５８がＡ°回転した時にメイントナー容器５７からサブトナー容器５１に補給される量の平均値（Ｙｇ）が十分大きくなるように、駆動ギア列のギア比、補給スクリュー５３のピッチ、メイントナー容器５７からサブトナー容器５１への供給口６０の大きさ等が設定するということは、「補給スクリュー５３と撹拌搬送部材５８を同時に回転させたときサブトナー容器５１から現像装置４へ補給されるトナーの量より、メイントナー容器５７からサブトナー容器５１へ補給されるトナー量の平均が十分多い」ということである。

例えば図３（ｂ）の図示Ｙがメイントナー容器５７からサブトナー容器５１へ補給されるトナー量の平均として、設定された補給スクリュー５３が補給する量が図示Ｘだとすると、Ｘに対してＹは十分大きく設定されているといえる。また、図示Ａ範囲ではメイントナー容器５７からサブトナー容器５１へ補給されるトナー量の方が、サブトナー容器５１から現像装置４へ補給されるトナーの量より多く、図示Ｂ範囲では逆にサブトナー容器５１から現像装置４へ補給されるトナーの量の方が、メイントナー容器５７からサブトナー容器５１へ補給されるトナー量より多いということになる。

図示Ａ範囲ではサブトナー容器５１内にトナーは十分あるにも拘わらず撹拌搬送部材５８がメイントナー容器５７からサブトナー容器５１へトナーを排出しようとする現象がおきる。しかし、撹拌搬送部材５８は前述の通りＰＥＴ等のシート材で構成されているためシートが変形するから、撹拌搬送部材５８の回転角度の割合がある程度以下であればサブトナー容器５１内のトナーに対して必要以上に圧力をかけることはないが、撹拌搬送部材５８の回転角度の割合がある程度以上であるとサブトナー容器５１内のトナーに対して圧力をかけ過ぎることになり、サブトナー容器５１内の単位体積当りのトナーの重量が大きくなり過ぎて補給量の精度の乱れが生じ、現像装置４内のＴ／Ｃ比の制御ができずに、画像形成装置の画質を損ねることになる。

図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、実際の実験結果であって、横軸に補給スクリュー５３の回転回数を、縦軸にその都度補給されるトナーの量をプロットしたものであり、それぞれ補給スクリュー５３の一回転当りの撹拌搬送部材５８が回転する角度を約１２０°、約６０°、約３０°と変化させたものである。

この場合、撹拌搬送部材５８が回転する角度が６０°以上では、図示の通りサブトナー容器５１内の単位体積当りのトナーの重量が大きくなりすぎて補給量の精度の乱れが生じるので、約３０°程度に設定すれば現像装置４内のＴ／Ｃ比の制御が安定し、画像形成装置の画質の安定化が可能であることが分かる。

逆に、図３（ｂ）の図示Ｂ範囲ではサブトナー容器５１から現像装置４へ補給されるトナーの量の方が、メイントナー容器５７からサブトナー容器５１へ補給されるトナー量より多いので、サブトナー容器５１内のトナーの量が少しずつ減少していくことになり、その減少傾向はメイントナー容器５７内のトナーが無くなるに従って急激に大きくなる。サブトナー容器５１内のトナーが極端に少なくなり、粉面が補給スクリュー５３付近まで下がると当然、補給スクリュー５３一回転当りのトナーの補給量が減少する。

従って、撹拌搬送部材５８の回転角度の割合がある程度以上であればメイントナー容器５７内のトナーが無くなるまでサブトナー容器５１内のトナーの粉面が補給スクリュー５３付近まで下がるほどに減少することはないが、撹拌搬送部材５８の回転角度の割合がある程度以下であるとメイントナー容器５７内のトナーが無くなる前にサブトナー容器５１内のトナーの粉面が補給スクリュー５３付近まで下がるほどに減少し、補給量が減少して補給精度の乱れが生じ、現像装置４内のＴ／Ｃ比の制御ができずに、画像形成装置の画質を損ねることになる。

図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は実際の実験結果であって、横軸に補給スクリュー５３の回転回数を、縦軸にその都度補給されるトナーの量をプロットしたもので、特にメイントナー容器５７内のトナーが無くなる前後の様子を示したものであり、それぞれ補給スクリュー５３の一回転当りの撹拌搬送部材５８が回転する角度を約３０°、約２０°、約１０°と変化させたものである。

この場合、撹拌搬送部材５８が回転する角度が約２０°以下だとメイントナー容器５７内のトナーが無くなる前にサブトナー容器５１内のトナーの粉面が補給スクリュー５３付近まで下がるほどに減少し、補給量が減少して補給精度の乱れが生じるので、約３０°程度に設定すれば現像装置内のＴ／Ｃ比の制御が安定し、画像形成装置の画質の安定化が可能であることが分かる。

以上説明した通り、補給スクリュー５３が回転した時にサブトナー容器５１から現像装置へ補給されるトナーの量に対する、撹拌搬送部材５８が回転した時にメイントナー容器５７からサブトナー容器５１に補給される量の割合を下記の条件１と条件２を同時に満足するように、駆動ギア列のギア比、補給スクリュー５３のピッチ、メイントナー容器５７からサブトナー容器５１への供給口６０の大きさ等を設定することができる。

条件１：
サブトナー容器５１内のトナーに対して圧力をかけすぎて、サブトナー容器５１内の単位体積当りのトナーの重量が大きくなり補給量の精度の乱れが生じるほど、撹拌搬送部材５８の回転角度の割合が大きすぎない。

条件２：
メイントナー容器５７内のトナーが無くなる前にサブトナー容器５１内のトナーの粉面が補給スクリュー５３付近まで下がるほどに減少し、補給量が減少して補給精度の乱れが生じるほど、撹拌搬送部材５８の回転角度の割合が小さすぎない。

図４、図５の回転角度の数値はある一例であって、駆動ギア列のギア比、補給スクリュー５３のピッチ、メイントナー容器５７からサブトナー容器５１への供給口６０の大きさ等を適当に設定することによって、上記実施例とは異なる数値でも設定が可能である。

逆に、必ずしも上記の条件１と条件２を満足させる設定が可能であるとは言えない。例えば、メイントナー容器５７の容量が大きくメイントナー容器５７からサブトナー容器５１へ排出されるトナー量の回転数に対する割合の最大値と最小値の差が極端に大きい場合は条件１と条件２を同時に満足することはできないはずである。一般的にメイントナー容器５７の容量が小さくメイントナー容器５７からサブトナー容器５１へ排出されるトナー量の回転数に対する割合の最大値と最小値の差が小さい場合に設定が容易であると言える。

又、補給スクリュー５３が回転を開始して停止するタイミングは、従来例と同様に現像装置の撹拌手段４４、４５が回転している間に限定されおり、現像装置の撹拌手段４４、４５が回転を開始した後に補給スクリュー５３の回転が開始し、補給スクリュー５３の回転が停止した後に現像装置４の撹拌手段４４、４５が停止するように制御手段９０が設定されている。

以上説明した通り、本実施例のように駆動ギア列７０内にレバーによる切り換え機構やクラッチ機構がなく、モータ８０から補給スクリュー５３と撹拌搬送部材５８までがギアで直結されており、補給スクリュー５３と撹拌搬送部材５８を同時に回転・停止させることしかできない構成であっても、上記、条件１と条件２を満足させる設定により、先の実施例よりさらに簡素な構成で、従来例に比べて機構を簡素化できるので、画像形成装置の簡素化、小型化、低価格化を実現することができる。

図６は、図１に示す上記実施例の４連タンデム式のフルカラー画像形成装置にて、各画像形成ステーションＰ（ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫ）に図２に関連して説明した駆動機構２００（２００Ｙ、２００Ｍ、２００Ｃ、２００Ｋ）を適用した態様を示す。

本実施例において、従来例に比べて、画像形成装置の簡素化、小型化、低価格化を実現することができることは上述の通りである。

又、本実施例にて、補給スクリュー５３が回転を開始して停止するタイミングは従来例と同様に現像装置の撹拌搬送部材５８が回転している間に限定されおり、制御手段９０により現像装置４の撹拌手段４４、４５が回転を開始した後に補給スクリュー５３の回転が開始し、補給スクリュー５３の回転が停止した後に現像装置４の撹拌手段４４，４５が停止するように設定されていることは従来例と同様である。

他の実施例
以上、本発明を具体的な実施例に則して説明したが、本発明は上記実施例１に記載の態様に限定されるものではないことを理解されたい。

例えば、上記実施例１では、サブトナー容器（第１の現像剤容器）５１から現像装置４にトナーを補給する第１の補給手段は、回転軸上に螺旋状の搬送部を有するスクリュー部材（搬送スクリュー５３）とし、又、メイントナー容器（第２の現像剤容器）５７からサブトナー容器５１へとトナーを補給する第２の補給手段は、回転軸の周りを回転する羽根状のシート材（攪拌搬送部材５８）であるとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。

第１の補給手段は、現像装置４に要求される量のトナーを好ましくは定量的に搬送し、現像装置４に補給することのできる利用可能な如何なる手段であってもよい。又、第２の補給手段は、第１の現像剤容器に現像剤を供給する供給口に向けて第２の現像剤容器内の現像剤を搬送し得る利用可能な如何なる手段であってもよい。例えば、容器内壁に螺旋状の突起を設け、容器自体を回転させるような方式であっても構わない。

又、上記実施例１では、画像形成装置は、４連タンデム式のフルカラー画像形成装置であるとして説明したが、画像形成ステーション（即ち、現像装置及び現像剤補給装置）は、更に多数であっても、より少数であってもよい。或いは、単一の像担持体と、これに対応して設けられた現像装置及び現像剤補給装置を備える画像形成装置にも本発明は等しく適用可能である。

また、単一の像担持体に対して複数の現像装置が設けられており、各現像装置に対して現像剤補給装置が設けられている画像形成装置であってもよい。例えば、当業者には周知の通り、単一の像担持体上に順次に形成される静電像を、順次異なる色の現像剤を備える現像装置を用いて現像し、この現像剤像を記録材に順次に或いは一括して転写するか、或いは中間転写体に順次に転写して重ね合わせた後記録材に転写し、その後定着することでカラー画像を得る方式の画像形成装置がある。本発明は斯かる方式の画像形成装置においても等しく適用可能である。

又、上記実施例では、現像剤補給装置５０から現像装置４に補給用現像剤としてトナーを補給するものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。二成分現像方式を採用した現像装置４において、トナーと共にキャリアをも補給する場合がある。このように、補給用現像剤としてトナー及びキャリアを補給する場合であっても、本発明は等しく適用可能である。

又、本発明は、現像剤として実質的にトナーから成る一成分現像剤を用いる場合にも等しく適用することができる。

本発明の画像形成装置の一実施例の概略構成図である。 現像剤補給装置と現像装置の駆動機構の一実施例の構成図である。 図３（ａ)は、補給スクリューの回転回数と、サブトナー容器から現像装置へのトナー補給量との関係を説明する図であり、図３（ｂ)は、撹拌搬送部材の回転回数と、メイントナー容器からのトナー補給量との関係を説明する図である。 補給スクリュー一回転当たり撹拌搬送部材が約１２０°、約６０°、約３０°回転する場合の、補給スクリューの回転回数とトナー補給量との関係を説明する図である。 補給スクリュー一回転当たり撹拌搬送部材が約３０°、約２０°、約１０°回転する場合の、補給スクリューの回転回数とトナー補給量との関係を説明する図である。 図１の画像形成装置における現像剤補給装置と現像装置の駆動機構の一実施例の構成図である。 現像装置と現像剤補給装置の概略構成を示す図である。 従来の現像剤補給装置と現像装置の駆動機構の構成を説明する図である。 図８の現像剤補給装置と現像装置の駆動機構を使用した画像形成装置の概略構成を説明する図である。 現像装置の現像剤撹拌手段（撹拌スクリュー、現像スクリュー）と、現像剤補給装置の補給スクリューの回転・停止のタイミングを説明する図である。

符号の説明

１（１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ） 像担持体
４（４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ） 現像装置
４４、４５ 撹拌、現像スクリュー（現像剤撹拌手段）
５１ サブトナー容器（第１の現像剤容器）
５３ 補給スクリュー（第１の補給手段）
５７ メイントナー容器（第２の現像剤容器）
５８ 撹拌搬送部材（第２の補給手段）
７０ 駆動ギア列（回転伝達手段）
８０ モータ（回転駆動手段）
９０ 制御手段
１００ 画像形成装置
２００ 駆動機構

Claims (5)

1. 像担持体と、
   前記像担持体上に形成された静電像を現像剤で現像して可視像とする現像装置と、
   前記現像装置に対して補給用現像剤を供給する現像剤補給装置と、を備え、前記現像剤補給装置は、
   前記現像装置へと補給するための補給用現像剤を収容する第１の現像剤容器と、
   前記第１の現像剤容器へと補給するための補給用現像剤を収容する第２の現像剤容器と、
   前記第１の現像剤容器内に、前記第１の現像剤容器内の補給用現像剤を前記現像装置へと補給する第１の補給手段と、
   前記第２の現像剤容器内に、前記第２の現像剤容器内の補給用現像剤を前記第１の現像剤容器へと補給するための第２の補給手段と、
   を備え、前記第１の補給手段と前記第２の補給手段とを同一駆動源にて駆動する画像形成装置において、
   前記第１の補給手段は、搬送スクリューを回転することによって補給現像剤を補給する構成であり、前記第２の補給手段は、回転軸の周りに回転する羽根状の変形可能なシート部材であって、該シート部材を回転することによって前記第２の現像剤容器の内周面に前記シート部材の外周を摺擦させ、前記第２の現像剤容器内の補給用現像剤を前記第１の現像剤容器に連通する供給口へと押し出して前記第１の現像剤容器へと補給用現像剤を補給する構成であって、前記駆動源の動作時において、前記第２の現像剤容器内に補給用現像剤が十分にある場合における前記第２の現像剤容器から前記第１の現像剤容器への単位時間あたりの補給用現像剤の補給量が、前記第１の現像剤容器から前記現像装置への単位時間あたりの補給用現像剤の補給量より十分に多いことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記現像装置内の現像剤を攪拌する現像剤攪拌手段と、
   前記第１の補給手段と前記第２の補給手段を回転駆動することにより前記第１の補給手段と前記第２の補給手段の補給作動をなす前記駆動源としての回転駆動手段と、
   前記回転駆動手段と前記第１の補給手段と前記第２の補給手段の回転速度がほぼ比例した関係になるように、前記回転駆動手段から前記第１の補給手段及び前記第２の補給手段に駆動伝達を行う回転伝達手段と、
   前記回転駆動手段の回転、停止と、前記現像装置の前記現像剤攪拌手段の回転、停止を制御する制御手段と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御手段は、前記現像装置の前記現像剤攪拌手段の作動が開始した後に前記第１の補給手段へ駆動伝達を開始し、前記現像装置の前記現像剤撹拌手段の作動が停止するより前に前記第１の補給手段への駆動伝達を停止することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記第１の補給手段が一回転する間に前記第２の補給手段が回転する角度をＡ°とした時、前記第１の補給手段が一回転した時に前記第１の現像剤容器から前記現像装置へ補給される補給現像剤の量（Ｘｇ）より、前記第２の補給手段がＡ°回転した時に前記第２の現像剤容器から前記第１の現像剤容器に補給される量の平均値（Ｙｇ）が十分に大きいことを特徴とする請求項１、２又は３に記載の画像形成装置。
5. 前記像担持体は複数配置され、各前記像担持体に対して前記現像装置及び前記現像剤補給装置が設けられたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の画像形成装置。

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